1.反偏析元素

     硅：Si偏析于奥氏体晶内并富集在石墨球附近，扩大该处奥氏体的共析转化温度区间、促使铁素体形成。所以普通球墨铸铁（非合金球墨铸铁）的铸态组织大多数由镶有铁素体边的石墨球+珠光体组成（俗称牛眼组织）。牛眼组织能阻止来自球墨表面的裂纹扩展，提高球墨铸铁动载荷下的抗力。然而，Si在奥氏体内的固溶强化会引起晶格扭曲，阻碍超弹性应力作用下的滑移，当Si不均与分布严重时，这种阻碍变得十分突出。此外，硅在石墨球旁的富集使固相转化时易促使析出二次石墨。由于在硅高的区域有高的共析转化温度，故奥氏体固相转化时，易促使该区域珠光体片变粗。因而，Si的偏析会给性能带来不利影响。

    镍、铜：Ni、Cu与Si都属于反偏析元素。但与Si不同，它们降低共析转化温度；另外，Cu还在球墨-基体界面富集，阻碍C的扩散。所以Cu、Ni削弱球墨旁因Si高而引起的铁素体化作用，促进珠光体形成。在高Ni无Cr球墨铸铁中，Ni在共晶晶粒周界处的贫化和Mn的富集，使高Ni球墨铸铁的韧性和强度全面降低。

    2.正偏析元素

    锰：Mn在共晶团晶界富集。由于球墨铸铁的S含量低，少量的Mn立即显示出偏析的负面影响，故球墨铸铁中允许的Mn含量相对比灰铸铁要低。Mn虽可减少球墨铸铁中的铁素体，但由于在石墨旁贫化，所以对克服球墨铸铁的牛眼组织作用有限。Mn在LTF区偏析易使此区域奥氏体稳定，等温淬火后形成高碳马氏体+残余奥氏体混合组织，大大恶化ADI球墨铸铁的塑性及韧性。在珠光体及铁素体型球墨铸铁中，Mn、Cr的偏析导致韧性-脆性转化温度升高，容易引起脆性断裂，截面越大越严重。

    铬：Cr偏析比Mn强烈，易形成晶间碳化物，降低动载荷性能，提高缩松倾向。

    钒：V比Cr形成碳化物的倾向更大。碳化钒除单独存在外，，还与碳化铁形成共晶体或固溶体。

    钛：Ti与C易形成TiC。TiC熔点3180℃，以孤立块状形态存在。当溶液中存在C、N时，Ti与C、N更易形成化合物TiC、TiN。当形成针状Mo-Ti-V晶间复合碳化物时，会削弱力学性能。同时，TiC、TiN是高硬度相，对切削加工会产生不良影响。

    钼：Mo是富集于LTF区的强偏析元素。形成的晶间组织并不是简单的碳化物，而是复杂的合金化合物。当P含量偏高时，晶间组织中会出现Fe-Mo-P化合物，Mo在晶界易形成钼硅化合物，这些组织会明显降低动载荷性能，还增加微观缩孔。

    为了克服偏析元素对组织和性能的不利影响，可同时添加正、反偏析元素以抵消彼此的负面作用，获得人们希望的均匀组织。

    3.磷硫及低熔点元素

    磷：P不是促进碳化物形成元素，但显示出征偏析特性，以磷化铁的形式组成低熔点三元磷共晶在LTF区共晶界上，降低铸态球墨铸铁的强度和韧性。同时P还同时偏析到奥氏体晶粒的亚晶界，使亚晶粒界面塑性明显小于晶内，增大球墨铸铁的回火脆性倾向。

    硫：S在球墨铸铁中含量不高，多以硫化物形式存在，固溶态的硫含量极低。硫化物多存在于核心，有利于石墨核心的形成。

锡、锑：低熔点元素Sn、Sb吸附在石墨/金属界面上，形成阻碍碳原子向石墨球扩散的薄层，阻止铁素体的产生。由于是通过薄层阻碍碳扩散，所以Sn、Sb促进珠光体的能力比Cu、Ni强。过量的Sn、Sb偏析于最后凝固的液体，形成晶间化合物，导致强度和韧性均下降。（转载于铸造微课堂）

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                    2022年4月6日